DE2254648C2

DE2254648C2 - Scherenheber

Info

Publication number: DE2254648C2
Application number: DE2254648A
Authority: DE
Inventors: Fumio Minokamo Gifu Itazu
Original assignee: KAYABAKOGYOKABUSHIKIKAISHA TOKYO JP; TOWASEISAKUSHO MINOKAMO GIFU JP KK
Current assignee: KAYABAKOGYOKABUSHIKIKAISHA TOKYO JP; TOWASEISAKUSHO MINOKAMO GIFU JP KK
Priority date: 1971-11-08
Filing date: 1972-11-08
Publication date: 1982-12-16
Also published as: GB1365026A; US3806093A; DE2254648A1; JPS5650141B2; JPS4857067A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Scherenheber mit einem gelenkig miteinander verbundenen ersten Schenkelpaar und einem miteinander verbundenen zweiten Schenkel- -ο paar, wobei die freien Enden des ersten Schenkelpaares mit den freien Enden des zweiten Schenkelpaares mittels Gelenkbolzen verbunden sind und wobei ein Zylinder-Kolben-Aggregat mit seinem ersten Ende mit dem Scheitel des ersten Schenkelpaares verbunden ist und das zweite Ende des Zylinder-Kolben-Aggregats an zwei gleichlangen Hilfsienkern angreift, die mit ihren einen Enden an symmetrisch zum Scheitel des ersten Schenkelpaares gelegenen Zwischenpunkten an diesem angelenkt sind.

Ein derartiger Scherenheber ist beispielsweise der US-PS 32 59 369 zu entnehmen. Bei diesem Scherenheber sind die Hilfslenker auch am zweiten Schenkelpaar des Scherenhebergestänges angelenkt. Durch diese Anordnung und Gestaltung ergibt sich eine beträchtliehe Einschränkung bezüglich der Größe des Zylinder-Kolben-Aggregats und der Hilfslenker und somit auch in bezug auf die Kraft-Weg-Übersetzung, da durch die beiderseitige Verbindung der Hilfslenker mit dem Scherenhebergestänge immer nur gewisse Kombinationen möglich sind. Man ist somit nicht frei in der Wahl der Übersetzung, und es müssen für jede Gestaltung des Scherenhebergestänges eigens angepaßte Hilfslenker und ein entsprechendes Zylinder-Kolben-Aggregat vorgesehen und hergestellt werden.

Es liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Gestaltung des eingangs genannten Scherenhebergestänges derart abzuwandeln, daß man in der räumlichen Ausbildung der Hilfslenker und in der Wahl der Hubgröße des Zylinder-Kolben-Aggregats und der Kraft- und Wegübersetzung weitgehend — wenn nicht gar vollkommen — unabhängig von der jeweiligen Gestaltung des Scherenhebergestänges ist und damit die Fertigung der Hilfslenker und der Zylinder-Kolben-Aggregate auf wenige Grundtypen reduziert werden kann, was zu einer wesentlichen Fertigungsvereinfachung führt Dies wird erfindungsgemäß bei einem Scherenheber der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Hilfslenker mit ihren anderen Enden am zweiten Ende des Zylinder-Kolben-Aggregats angelenkt sind.

Während die Hilfslenker bei den bekannten Scherenhebergestängen (US-PS 32 59 369) eine Verbindung herstellten zwischen den Schenkelpaaren des Hebergestänges und damit in Abhängigkeit von der Größe des Scherenhebergestänges in jedem Fall unterschiedlich lange, angepaßte Hilfslenker benötigt wurden, woraus sich auch zwangsläufig ergab, daß die Entfernung zwischen dem mit dem einen Ende des Zylinder-Kolben-Aggregates verbundenen ersten starren Verbindungsglied ><nd den Anlenkpunkten der Verbindungslenker mit dem zweiten Ende des Zylinder-Kolben-Aggregats variierte, ist man nunmehr bei der erfindungsgemäßen Gestaltung von solchen Größenunterschieden des Scherenhebergestänges unabhängig, so daß der Einsatz eines standardisierten Zylinder-Kolben-Aggregats mit zugehörigen Hiifslenkern beispielsweise an einem Wagenheber und auch an einem Scherengerüst erfolgen kann, und zwar ohne Rücksicht auf die ja wesentlich unterschiedlichen Längen der Schenkel der Scherenhebergestänge.

Man ist bei der Ausgestaltung der Scherenhebergestänge nach der Erfindung auch frei darin, die beiden Schenkelpaare unmittelbar durch Gelenkbolzen miteinander zu verbinden, oder die freien Enden des ersten Schenkelpaares mit den freien Enden des zweiten Schenkelpaares unter Zwischenschaltung eines Scherenlenkergestänges zu verbinden, womit im zweiten Fall eine wesentlich größere Hubhöhe erzielt werden kann, was zum Beispiel bei Scherengerüsten von Vorteil sein kann. Bei großen Belastungen kann es vorteilhaft sein, den Scheitel des ersten Schenkelpaares durch eine Standplatte des Zylinder-Kolben-Aggregats zu bilden und die über eine Sattelplatte miteinander verbundenen Schenkel des zweiten Schenkelpaares mit einer ineinandergreifenden Verzahnung zu versehen, die eine ähnliche Versteifungswirkung hat, wie sie bei den bekannten Scherenhebergestängen die die Schenkel der beiden Schenkelpaare kreuzweise miteinander verbindenden Hilfslenker übernahmen.

Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scherenhebergestänges, insbesondere als Wagenheber, kann es von Vorteil sein, zwischen die Standplatte und das zweite Ende des Zylinder-Kolben-Aggregats wenigstens eine Rückzugsfeder einzuspannen.

Die Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Scherenhebers,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform mit Rückzugsfedern,

Fig.3 und 4 Diagramme zur Erläuterung des Wirkungsprinzips des Scherenhebers aus F i g. 1 und

Fig.5, 6 und 7 Diagramme verschiedener Hebelgeslänge.

F i g. 1 zeigt einen Scherenheber 10, wobei jedoch gleich zu bemerken ist, daß der Sc'isrenheber 10 auch mit anderen Hebelgestängen Einsatz finden kann. Der Scherenheber 10 ist mit einem hydraulischen Zylinder-Kolbenaggregat 12 versehen, das als Standfuß verwendet wird, weiter mit einem Paar unterer Schenkel 14, einem Paar oberer Schenkel 16 und einer Sattelplatte 18 zur Aufnahme der Last Zu beiden Seiten einer Standplatte 20 des hydraulischen Zylinder-Kolbenaggregats 12 ist in Opposition zueinander ein Paar von Flanschen 22 angebracht Jeder der unteren Schenkel 14 besteht aus einem Paar Stahlplatten, die mit ihren unteren Enden schwenkbar an den Flanschen 22 mittels Gelenkbolzen 24 befestigt sind. Jeder obere Schenkel 16 ist als U-förmiges Stahlteil ausgebildet und mit seinem unteren Ende am oberen Ende des unteren Schenkels 14 mittels eines Gelenkbolzens 26 an gelenkt. Der Steg des U-förmigen Schenkels 16 ist von einem Längsschlitz 34 durchbrochen, um sein Gewicht zu verringern. Die oberen Enden der oberen Schenkel 16 sind drehbar miteinander über die Sattelplatte 18 und Laschen 38 mittels Gelenkstifte 28 verbunden. Es sei hier bemerkt, daß an den oberen Enden der oberen Schenkel 16 Zähne 36 angebracht sind, die beim Zusammenbau miteinander in Eingriff gebracht werden.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann das hydraulische Zylinder-Kolbenaggregat 12 ein übliches, tragbares Kolbenaggregat sein, welches folglich an dieser Stelle nur kurz beschrieben zu werden braucht. Das Aggregat besteht also aus einem Rumpfteil 40, der sich aus einem Tank und einem Zylinderrohr zusammensetzt, einem Kolben 42, einem Druckablaßventil 46 für die Rückführung des Arbeitsöls aus dem Zylinderrohr in den Tank während des Absenkens des Kolbens. Sämtliche soeben erwähnten Teile des hydraulischen Zylinder-Kolbenaggregats 12 sind auf einer Standplatte 20 montiert. Die Pumpe 44 besteht im wesentlichen aus einem Pumpenzylinder 48, der auf der Standplatte 20 befestigt ist, einem im Zylinder 48 gleitbar eingesetzten Pumpenkolben 50 und einem Kupplungsstück 54, in das ein Pumpenschwengel 52 eingesetzt wird. Das Kupplungsstück 54 ist mit einem Gelenkbolzen 62 am Kolben 50 angelenkt und außerdem an einem Ende mit der Standplatte 20 mit einer Verbindungsplatte 56 mittels zweier Stifte 58 und 60 verbunden.

Ein Verbindungselement 64, das fest mit dem oberen Ende des Kolbens 42 des hydraulischen Zylinder-Kolbenaggregats 12 verbunden ist, besitzt ein Paar seitlicher Verlängerungen 66, die weniger breit sind als der Zwischenraum zwischen dem Paar der die unteren Schenkel 14 bildenden Stahlplatten. Ein Paar Hilfsienker 68, die die wichtigsten Bestandteile bilden, sind in Gestalt eines Joches ausgebildet und mit einem Ende mittels Gelenkbolzen 30 an den Verlängerungen 66 des Verbindungsgliedes 64 befestigt, mit den anderen Enden dagegen gelenkig mit Hilfe von Gelenkbolzen 32 mit dem unteren Schenkeln 14 verbunden.

Als nächstes soll die Arbeitsweise beschrieben werden. Es wird zunächst der Pumpenschwengel 52 in das Kupplungsstück 54 der Pumpe 44 eingesteckt und auf und nieder geschwungen, so daß der Kolben 50 im Pumpenzylinder 48 hin- und herbewegt wird. Dadurch wird das Arbeitsöl aus dem Tank des Rumpfteils 40 herausgezogen und von unten in das Zylinderrohr eingedrückt, wodurch der Kolben 42 nach oben gepreßt wird. Das Verbindungselement 64, das mit dem Kolben 42 fest verbunden ist, wird angehoben, so daß die unteren Schenkel 14 über die Hilfslenker 68 ebenfalls angehoben werden. Als Folge davon werden die oberen und unteren Schenkel 16 bzw. 14 aufgespreizt Nach dem Aufstecken des Pumpenschwengels 52 auf das Ablaßventil 46 und nach dem öffnen dieses Ventils 46 kann das Arbeitsöl aus dem Zylinderrohr wieder in den Tank zurückfließen. Die oberen und unteren Schenkel 14 und 16 legen sich unter der auf die Sattelplatte 18 drückenden Last wieder aneinander. Beim Aufspreizen und Wiederzusammenlegen des Scherenhebers wird die Bewegung der unteren Schenkel 14 durch das Verbindungselement 64 über die Hilfslenker 68 gesteuert während die Bewegung des oberen Schenkelpaares 16 durch die Zähne 36 gesteuert wird, die an den oberen Enden der beiden oberen Schenkel 16 miteinander im Eingriff sind. Der Scherenheber, der aus dem hydraulischen Zylinder-Kolbenaggregat 12, den unteren und oberen Schenke/paaren 14 und 16 und der Sattelplatte 18 besteht wird deshalb stets in der richtigen Lage gehalten, so daß die Sattelplatte 18 ständig eine horizontale Stellung einnimmt.

Statt der hydraulischen Pumpe kann eine Druckquelle mit Arbeitsöl entfernt von dem Zylinder-Kolbenaggregat des Scherenhebers vorgesehen und über eine Schlauchleitung mit dem hydraulischen Zylinder zwischen Standplatte 20 und Verbindungselement 64 verbunden sein, so daß der Scherenheber 10 auch ferngesteuert werden kann. In einigen Fällen können die oberen und unteren Schenkelpaare 16 und 14 nicht wieder vollständig durch ihr Eigengewicht zusammengelegt werden. Um hier abzuhelfen, können Rückzugsfedern 74 eingespannt werden, wie dies die F i g. 2 zeigt, und zwar zwischen einer Grundplatte 70, auf der das hydraulische Zylinder-Kolbenaggregat 12 befestigt ist, und einem Paar von Armen 72, welche sich vom Verbindungselement 64 nach außen erstrecken.

Aus der voranstehenden Beschreibung sind Aufbau und Arbeitsweise des Scherenhebers 10 dem Fachmann deutlich. Es soll nun die Beziehung zwischen dem Hebeweg χ des hydraulischen Zylinder-Kolbenaggregats 12 und dem Hebeweg y des Scherenhebers 10 sowie die Beziehung zwischen der Last W2 auf der Sattelplatte 18 und der vom Verbindungselement 64 ausgeübten Kraft im einzelnen beschrieben werden.

Zunächst wird auf F i g. 3 Bezug genommen, die diagrammartig das Prinzip des Scherenhebers 10 darstellt, wobei der Deutlichkeit der Darstellung halber die Gelenkbolzen 24, die die unteren Schenkel 14 mit der Standplatte 20 des hydraulischen Zylinder-Kolbenaggregats 12 verbinden, mit »a«, die Gelenkbolzen 26, welche die unteren und die oberen Schenkelpaare 14 und 16 miteinander verbinden, mit »b«, die Gelenkbolzen 28, welche die oberen Schenkel 16 mit der Sattelplatte 18 verbinden, mit »c«, die Gelenkbolzen 30, welche die Hilfslenker 68 mit dem Verbindungselement 64 verbinden, mit »d« und die Gelenkbolzen 32, die die unteren Schenkel 14 mit den Hilfsienkern 68 verbinden, mit »e« bezeichnet werden. Es wird angenommen, daß der Abstand zwischen »a« und »a« gleich /ι ist, der Abstand zwischen »c« und »c« gleich h, der Abstand zwischen »d« und »d« gleich /3, der Abstand zwischen »a« und »b« gleich /4, der Abstand zwischen »b« und »c« gleich /5, der Abstand zwischen »a«und »e«gleich k und der Abstand zwischen »d« und »e« gleich Ij ist. Außerdem wird angenommen, daß

It = k

/3 und

Es wird jetzt die F i g. 4 betrachtet, woraus abgeleitet werden kann:

T₇

-! -/₆- χ cos©,

wobei cos O₁ des Dreiecks a, d,e gegeben ist durch io

COS Θ]

2-I₆ χ

Da ab =bc = I₄, ist das Dreieck a, b, c ein gleichschenkliges Dreieck. Somit ist θ₂ = θ\.

Es ist damit die Hubhöhe des Scherenhebers 10 gegeben durch die Gleichung

y = 2

cos

20

25

Das Verhältnis der Hubhöhe des hydraulischen 30 Zylinder-Kolbenaggregats 12 zur Hubhöhe des Scherenhebers 10 ist gegeben durch

Jl = A. (i-hz3\
χ I₆ \ x² J

Das Verhältnis der Last auf den Scherenheber 10 zu der Last, die am hydraulischen Zylinder-Kolbenaggre- 40 gat 12 angreift, ist durch das Gesetz von der Erhaltung der Energie (W₁Ux= W₁Ay) gegeben durch

Zl = AL· = A

W₂ dx I₆

dx

Wenn der Abstand I₆ gleich ist dem Abstand I₁, dann 55

60

Z = A

χ k

Zl = A

W /

"2 '6

Es läßt sich daraus ersehen, daß das Hubverhältnis y/x 65 und das Lastverhältnis VV₁ZlV₂ immer gleich sind, unabhängig vom Hub χ des hydraulischen Zylinder-Kolbenaggregats 12. Mit anderen Worten, wenn das

hydraulische Zylinder-Kolbenaggregat 12 bei konstanter Geschwindigkeit ausgefahren oder verkürzt wird, wird auch der Scherenheber 10 gehoben oder abgesenkt bei konstanter Geschwindigkeit entsprechend dem Verhältnis U/k zur Geschwindigkeit des hydraulischen Zylinder-Kolbenaggregats 12, und außerdem bleibt bei unveränderter Last Wi auf dem Scherenheber 10 die auf das Zylinder-Kolbenaggregat wirkende Belastung während des gesamten Hubes unverändert.
Wenn jedoch I₆ > I₁, dann ist

15 H = A (ι-Αζ±\_<]±

W₁ I₆ \ X² J I₆ '

Es zeigt sich also, daß das Hubverhältnis y/x abnimmt, wenn der Hub χ des Zylinder-Kolbenaggregats 12 ansteigt, was in gleicher Weise für das Lastverhältnis IV₁/JV₂ zutrifft. Die Kraft, die vom Zylinder-Kolbenaggregat 12 aufzubringen ist, ist dann ein Minimum, wenn der Scherenheber 10 sich grade aus seiner am stärksten zusammengedrückten Stellung aufzuspreizen beginnt, und nimmt allmählich zu mit zunehmender Hubhöhe des Scherenhebers 10. Außerdem steigt auch die Hebegeschwindigkeit des Scherenhebers 10 in bezug auf die des hydraulischen Zylinder-Kolbenaggregats 12 an, wenn die Hubhöhe größer wird.

Wenn I₆ < I₁ dann ist

35

^₂ ⁼ t I¹⁺- χ²

Wenn also der Hub χ des hydraulischen Zylinder-Kolbenaggregats 12 zunimmt, dann nimmt das Hubverhältnis y/x zu, wogegen das Lastverhältnis W\l W₂ abnimmt. Das bedeutet, daß während des Anhebens des Scherenhebers 10 seine Hubgeschwindigkeit in bezug auf diejenige des hydraulischen Zylinder-Kolbenaggregats 12 abnimmt, doch wird die Hubkraft ein Maximum, wenn der Scherenheber 10 nahezu völlig aufgesprizt oder angehoben ist

Aus der vor_ngehenden Beschreibung läßt sich ersehen, daß ein Scherenheber in bester Anpassung für seinen jeweiligen Verwendungszweck frei dadurch gewählt werden kann, daß die geeignete Länge der Hilfslenker 68 und die Verbindungsstelle der Hilfslenker 68 mit den unteren Schenkeln 14 ausgewählt wird. Es war bisher angenommen worden, daß h = k = h und It = k sind. Es versteht sich jedoch, daß auch diese Beziehungen je nach Verwendungszweck des Scherenhebers abgewandelt werden können. Das Prinzip kann deshalb auch bei einem Hebergestänge 10a der in F i g. 5 gezeigten Art, einem Parallelhebergestänge 10i> nach Art der in Fig.6 gezeigten Darstellung und einem Kreuzhebergestänge 10c gemäß F i g. 7 angewandt werden. Das Hebergestänge 10a aus Fi g. 5 besteht aus einem Scherenlenkergestänge 15 und das Gestänge lOb aus der F i g. 6 ist ebenfalls ein Scherenlenkergestänge, denn der untere und der rechte Schenkel können als Schenkelpaar 14 gemäß F i g. 1 und der obere und der linke Schenkel als oberes Schenkelpaar 16 angesehen

werden. Daß Kreuzhebergestänge 10c aus der F i g. 7 kann ebenfalls als Scherengestänge betrachtet werden, bei welchem die beiden strichpunktiert gezeichneten Schenkel als nach unten zur Basis 20 verlängerte Schenkel angesehen werden können.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Scherenheber mit einem gelenkig miteinander verbundenen ersten Schenkelpaar und einem mitein- s ander verbundenen zweiten Schenkelpaar, wobei die freien Enden des ersten Schenkelpaares mit den freien Enden des zweiten Schenkelpaares mittels Gelenkbolzen verbunden sind und wobei ein Zylinder-Kolben-Aggregat mit seinem ersten Ende mit dem Scheitel des ersten Schenkelpaares verbunden ist und das zweite Ende des Zylinder-Kolben-Aggregats an zwei gleichlangen Hilfsienkern angreift, die mit ihren einen Enden an symmetrisch zum Scheitel des ersten Schenkelpaares gelegenen Zwischenpunkten an diesem angelenkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfslenker (68) mit ihren anderen Enden am zweiten Ende des Zylmder-Kolben-Aggrcgats (12) angelenkt sind.

2. Scherenheber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden des ersten Schenkelpaares (14, 14) mit den freien Enden des zweiten Schenkelpaares (16, 16) unter Zwischenschaltung eines Scherenlenkergestänges (15, 15) verbunden sind (F i g. 5).

3. Scherenheber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitel des ersten Schenkelpaares (14,14) durch eine Standplatte (20) des Zylinder-Kolben-Aggregats (12) gebildet ist und daß die Über eine Sattelplatte (18) miteinander verbundenen Schenkel des zweiten Schenkelpaares (16, 16) eine ineinander greifende Verzahnung (36, 36) aufweisen.

4. Scherenheber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Standplatte (20) und das zweite Ende des Zylinder-Kolben-Aggregates (12) wenigstens eine Rückzugfeder (74) eingespannt ist.